一种配置蒸汽压力罐和热泵的火电厂调频系统的制作方法

1.本发明属于电厂辅助设备技术领域，具体涉及到一种配置蒸汽压力罐和热泵的火电厂调频系统。


背景技术：

2.随着新能源的大规模并网，新能源上网比例每年逐渐提高。但由于新能源供能不稳定，受天气等因素影响较大，所以将对电网频率造成波动，影响供电质量。而火电机组具有一定的灵活性，因此，电网对火电机组参与调峰调频的能力提出了相关要求。然而，由于火电机组锅炉侧延迟大，在参与调频时，短时间内参与调频能力有限，目前尚不能满足相关要求。同时，在调频过程中，改变机组功率都是通过改变机组供汽量来实现，因此对除氧器水位的影响较大，影响除氧器运行的稳定性。


技术实现要素：

3.本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
4.鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。
5.本发明的其中一个目的是提供一种配置蒸汽压力罐和热泵的火电厂调频系统，该方法将热泵运用于火电机组中，同时配置蒸汽压力罐参与调频，提升机组参与调频能力。
6.为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种配置蒸汽压力罐和热泵的火电厂调频系统，包括，
7.吸收式热泵系统，所述吸收式热泵系统中吸收器的供汽由汽轮机提供，所述吸收式热泵系统中冷凝器的冷凝水出口与除氧器相连；以及，
8.恒压蒸汽系统，所述恒压蒸汽系统包括第一蒸汽出口和第二蒸汽出口；所述第一蒸汽出口与所述汽轮机相连；所述第二蒸汽出口与所述吸收式热泵系统中发生器进行热交换后与所述除氧器相连。
9.作为本发明配置蒸汽压力罐和热泵的火电厂调频系统的一种优选方案，其中：所述吸收器包括稀溶液出口、浓溶液入口和供汽口，所述供汽口通过抽汽阀与所述汽轮机的低压缸抽汽口相连；
10.所述稀溶液出口与所述发生器的稀溶液入口相连，所述浓溶液入口与所述发生器的浓溶液出口相连。
11.作为本发明配置蒸汽压力罐和热泵的火电厂调频系统的一种优选方案，其中：所述吸收器与所述发生器之间还设有溶液热交换器；
12.所述稀溶液出口和所述稀溶液入口分别与所述溶液热交换器的第一通道连通；所述浓溶液入口和所述浓溶液出口分别与所述溶液热交换器的第二通道连通。
13.作为本发明配置蒸汽压力罐和热泵的火电厂调频系统的一种优选方案，其中：所
述发生器还具有驱动蒸汽入口、驱动蒸汽出口和二次蒸汽出口，所述驱动蒸汽入口与所述第二蒸汽出口相连，所述驱动蒸汽出口通过第一调节阀与所述除氧器相连；
14.所述二次蒸汽出口与所述冷凝器相连。
15.作为本发明配置蒸汽压力罐和热泵的火电厂调频系统的一种优选方案，其中：所述吸收器还具有载热介质出口，所述载热介质出口与所述冷凝器的换热入口相连。
16.作为本发明配置蒸汽压力罐和热泵的火电厂调频系统的一种优选方案，其中：所述恒压蒸汽系统包括恒压蒸汽罐，所述恒压蒸汽罐具有恒定的内腔压力，所述第一蒸汽出口和所述第二蒸汽出口分别于所述恒压蒸汽罐的内腔连通。
17.作为本发明配置蒸汽压力罐和热泵的火电厂调频系统的一种优选方案，其中：所述恒压蒸汽罐包括罐体和位于所述罐体内的活塞板，所述活塞板将所述罐体分隔成封闭的恒压腔，所述活塞板上连接有控制机构以维持所述恒压腔内的压力恒定。
18.作为本发明配置蒸汽压力罐和热泵的火电厂调频系统的一种优选方案，其中：所述恒压腔侧壁还开设有蒸汽入口，所述蒸汽入口与再热器相连，所述再热器与所述汽轮机的中压缸入口相连。
19.作为本发明配置蒸汽压力罐和热泵的火电厂调频系统的一种优选方案，其中：所述汽轮机的排汽口依次通过凝汽器、回热加热器与所述除氧器相连；所述除氧器与所述汽轮机的中压缸抽汽口相连。
20.作为本发明配置蒸汽压力罐和热泵的火电厂调频系统的一种优选方案，其中：所述回热加热器还与所述低压缸抽汽口相连。
21.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
22.本发明提出了一种配置恒压蒸汽罐和热泵的火电厂调频系统，将恒压蒸汽罐、热泵与火电机组结合，在机组参与一次调频时通过充放恒压蒸汽罐内的蒸汽，减小或增加进入机组内部做功的蒸汽量，来达到降低或提升机组功率的目的。同时结合吸收式热泵的特点，将增加的部分蒸汽引入吸收器内与热泵工质混合，或通过冷凝器对除氧器补充水，既能实现热量回收，又能达到平衡除氧器水位的目的。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
24.图1为本发明火电厂调频系统的整体示意图；
25.图2为本发明恒压蒸汽罐的结构示意图。
具体实施方式
26.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
27.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的
情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
28.其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
29.实施例1
30.如图1所示，为本发明的第一个实施例，本实施例提供一种配置蒸汽压力罐和热泵的火电厂调频系统，其应用于火电机组，火电机组至少包括汽轮机 300、除氧器301、再热器302、凝汽器303和回热加热器304，其余设备与本发明的技术方案相关性较小，故此不再赘述；
31.其中，再热器302与汽轮机300的中压缸入口300b相连，再热器302将在汽轮机高压缸做过功的蒸汽再进行加热并达到一定温度后从汽轮机300的中压缸入口300b进入汽轮机300内；
32.汽轮机300的排汽口300c连接凝汽器303，凝汽器303通过凝结水泵p1 与回热加热器304相连，回热加热器304可以设置多级加热，回热加热器304 还与低压缸抽汽口300a相连，回热加热器304最终与除氧器301相连，汽轮机 300的排汽进入凝汽器303，被循环水冷却凝结为水，由凝结水泵p1抽出，经过各级回热加热器304加热后作为给水送往除氧器301；
33.除氧器301与汽轮机300的中压缸抽汽口300d相连，经过各级回热加热器 304加热后的给水进入除氧器301后，经起膜管呈螺旋状按一定的角度喷出与从汽轮机300的中压缸抽汽口300d抽出的加热蒸汽进行热交换除氧，给水加热到对应除氧器301工作压力下的饱和温度，除去溶解于给水的氧及其它气体，防止和降低锅炉给水管、省煤器和其它附属设备的腐蚀。
34.本实施例则将吸收式热泵系统100以及恒压蒸汽系统200与火电机组结合；吸收式热泵系统100包括吸收器101、冷凝器102、发生器103、溶液热交换器 104；
35.吸收器101包括稀溶液出口101a、浓溶液入口101b、供汽口101c、载热介质入口101d和载热介质出口101e；
36.发生器103包括稀溶液入口103a、浓溶液出口103b、驱动蒸汽入口103c、驱动蒸汽出口103d和二次蒸汽出口103e；
37.冷凝器102包括冷凝水出口102a、二次蒸汽入口102b、换热入口102c和换热出口102d；
38.吸收器101的稀溶液出口101a与发生器103的稀溶液入口103a相连，吸收器101的浓溶液入口101b与发生器103的浓溶液出口103b相连，吸收器101 的供汽口101c通过抽汽阀t1与汽轮机300的低压缸抽汽口300a相连，载热介质则从载热介质入口101d进入内部的传热管并从载热介质出口101e流出。
39.吸收器101与发生器103之间通过溴化锂浓溶液作为吸收剂，溴化锂浓溶液吸收来自汽轮机300的低压缸抽汽口300a的排汽，进而提高溶液的温度，溶液在与载热介质的传热管接触时，加热传热管内流动的载热介质，实现了所吸收废热的热量转移，同时溴化锂溶液由浓变稀，不再具有吸水性，而被加热的载热介质则进入冷凝器102内进行换热。
40.发生器103的驱动蒸汽入口103c与恒压蒸汽系统200相连，由恒压蒸汽系统200向发生器103提供驱动蒸汽，驱动蒸汽换热后冷凝成水从驱动蒸汽出口 103d排出，经由发生
器循环泵p3、第一调节阀t2流入除氧器301；发生器 103的二次蒸汽出口103e与冷凝器102的二次蒸汽入口102b相连。
41.应说明的是，吸收器101与发生器103之间的管路上还设有必要的管道设备，例如稀溶液出口101a和稀溶液入口103a之间连接有溶液泵p2，通过溶液泵p2将溴化锂稀溶液从吸收器101送入发生器103；浓溶液入口101b和浓溶液出口103b之间连接有节流阀t7，通过节流阀t7控制溴化锂浓溶液的流速。
42.在发生器103内，利用由恒压蒸汽系统200提供的驱动蒸汽产生的热量，对来自吸收器101的溴化锂稀溶液进行浓缩，产生的浓溶液又具有强吸水性，继续进入吸收器101进行吸收低压缸抽汽口300a的排汽，同时产生的二次蒸汽进入冷凝器102内。
43.换热水从冷凝器102的换热入口102c进入，换热后从冷凝器102的换热出口102d流出，向外提供所需要的热水(供热热水)，冷凝器102的冷凝水出口102a通过冷凝水泵p4、第二调节阀t3与除氧器301相连。
44.在冷凝器102内，利用来自发生器103的高温二次蒸汽的凝结潜热，对来自吸收器101的载热介质进行再次加热，最终对外输出所需要的热水；高温二次蒸汽凝结后产生的水进入除氧器301。
45.需要说明的是，本实施例提供的恒压蒸汽系统200包括恒压蒸汽罐201，恒压蒸汽罐201包括罐体201a和位于罐体201a内的活塞板201b，活塞板201b 将罐体201a分隔成封闭的恒压腔n1，活塞板201b能够在罐体201a内移动，活塞板201b上连接有控制机构以维持恒压腔n1内的压力恒定；控制机构可以是主动式控制机构也可以是被动式控制机构，在此不限制具体结构，采用常规手段维持恒压腔n1内的压力恒定即可。
46.罐体201a侧壁设置绝热层，恒压腔n1侧壁开设有第一蒸汽出口200a、第二蒸汽出口200b和蒸汽入口200c，第一蒸汽出口200a与汽轮机300的入口 300e相连，第一蒸汽出口200a与入口300e之间设置供汽阀t5，入口300e位于汽轮机300的中压缸除氧器抽汽口前某级入口；第二蒸汽出口200b与发生器103的驱动蒸汽入口103c相连，向发生器103内提供驱动蒸汽，第二蒸汽出口200b与驱动蒸汽入口103c之间设置抽汽调节阀t6；蒸汽入口200c则与再热器302相连，蒸汽入口200c与再热器302之间设置充汽阀t4，再热器302 将在汽轮机高压缸做过功的蒸汽再进行加热并达到一定温度后可以送往恒压蒸汽罐201的恒压腔n1内。
47.本实施例的一种配置蒸汽压力罐和热泵的火电厂调频系统的工作过程如下：
48.在机组降负荷过程中，打开充汽阀t4对恒压蒸汽罐201进行充汽，关闭供汽阀t5，同时关小抽汽阀t1，开大第一调节阀t2和第二调节阀t3，吸收式热泵系统100内工质蒸发加快，冷凝水增多，多进入除氧器301的冷凝水补偿了因未进入汽轮机300做功的蒸汽量，平衡了除氧器301水位。
49.在机组升负荷过程中，打开供汽阀t5对汽轮机300供汽，关闭充汽阀t4，同时开大抽汽阀t1，关小第一调节阀t2和第二调节阀t3，吸收式热泵系统 100内工质蒸发减慢，冷凝水降低，同时进入吸收器101内的蒸汽增多，补偿了因多进入汽轮机300做功的蒸汽量，平衡了除氧器301水位。
50.实施例2
51.如图1所示，本实施例2与实施例1的区别在于，吸收器101与发生器103 之间还设
有溶液热交换器104，可以提高换热效率。
52.应说明的是，溶液热交换器104内部具有第一通道104a和第二通道104b，稀溶液出口101a和稀溶液入口103a分别与溶液热交换器104的第一通道104a 连通；浓溶液入口101b和浓溶液出口103b分别与溶液热交换器104的第二通道104b连通；溴化锂浓溶液与溴化锂稀溶液在溶液热交换器104内进行换热，增加稀溶液和浓溶液的换热段差，提高换热效率。
53.实施例3
54.如图1所示，本实施例3与实施例1的区别在于，冷凝器102的换热入口 102c与吸收器101的载热介质出口101e相连，载热介质从吸收器101的载热介质入口101d进入内部的传热管，换热后从载热介质出口101e流出至冷凝器102 内换热，最终从冷凝器102的换热出口102d流出，向外提供所需要的热水(供热热水)，供热热水使用后再回流至吸收器101的载热介质入口101d，继续进行余热热量的回收提取。
55.本发明设计了恒压蒸汽罐以及热泵的新型火电厂调频系统及工作方法，通过设置恒压蒸汽罐进行充放蒸汽的操作提升了火电机组参与调频的能力；
56.本发明中热泵与该系统结合，能有效地平衡除氧器的水位，防止因进入汽轮机内做功的蒸汽量改变影响除氧器正常运行；
57.本发明中热泵能回收一部分抽汽热量，作为热源提供给厂内用热，提升了能量的利用率。
58.重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本技术的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。
59.此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。
60.应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。
61.应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发
明的权利要求范围当中。